DE2326273A1

DE2326273A1 - Abbildungsmaterial und verfahren unter dessen verwendung

Info

Publication number: DE2326273A1
Application number: DE2326273A
Authority: DE
Inventors: Gordon E Johnson; Nero R Lindblad; James H Sharp
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1972-08-03
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1974-02-14
Also published as: BE802878A; IT991465B; SU637099A3; JPS4960229A; AU5890873A; FR2194992A1; JPS5410254B2; BR7305960D0; FR2194992B1; NL7310672A; GB1437042A; CA1009492A; US3884825A

Description

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Xerox Corporation, Rochester, N.Y. I46oj5 / USA

Abbildungsmaterial und Verfahren unter dessen Verwendung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein elektrostatisches Entwicklungsmaterial und insbesondere auf verbesserte Abbildungsmaterialien, deren Herstellung und Verwendung.

Die Bildung und Entwicklung von Bildern auf der Oberfläche von fotoleitfähigen Materialien auf elektrostatische Weise ist bekannt. Das grundlegende xerographische Verfahren gemäß CF. Carlson in der US-PS 2 297 691 umfaßt die Aufbringung einer gleichförmigen elektrostatischen Ladung auf einer fotoleitenden isolierenden Schicht, Belichtung der Schicht mit einem Licht-Schattenbild unter Verbrauch der Ladung auf den dem Licht ausgesetzten Flächen der Schicht und Entwicklung des resultierenden latenten elektrostatischen Bildes

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durch Abscheidung eines fein zerteilten elektroskopischen Materials, das als "Toner" bezeichnet wird, auf dem Bild. Der Toner wird üblicherweise von jenen Flächen der Schicht, die eine Ladung behalten, angezogen, wodurch ein dem latenten elektroskopischen Bild entsprechendes Toner-Bild entsteht. Dieses Pulverbild kann sodann auf eine Trägerooerflache wie z.B. Papier übergeführt werden. Das übergeführte Bild kann sodann permanent auf der Träger-oberfläche durch Hitze fixiert werden. Andere geeignete Fixierungsweisen, z.B. Lösungs- oder Überzugsbehandlung können den vorstehend erwähnten Hitzefixierungsschritt ersetzen.

Es sind viele Verfahren zur Anwendung der elektroskopischen Teilchen auf das zu entwickelnde latente elektrostatische Bild bekannt. Ein Entwicklungsverfahren, beschrieben durch E.N. Wise in der US-PS 2 6l8 552 ist unter dem Namen "Cascade"-Entwicklung bekannt. Bei dieser Methodik wird Entwicklermaterial, das relativ große Trägerteilchen umfaßt, an deren Oberfläche fein zerteilte Toner-Teilchen elektrostatisch anhaften, über.die das latente elektrostatische Bild tragende Oberfläche gefördert und gewalzt oder gesprüht. Das Material der Toner-Teilchen wird derart gewählt, daß sie eine zu der der Trägerteilchen entgegengesetzte triboelektrische Polarität aufweisen. Zur Entwicklung eines negativ geladenen latenten elektrostatischen Bildes sollte eine Kombination aus elektroskopischem Pulver und Träger derart geivählt werden, worin das Pulver im Verhältnis zum Träger triboelektrisch positiv ist. Andererseits sollte zur Entwicklung eines positiv geladenen latenten elektrostatischen Bildes das elektroskopische Pulver und der Träger derart gewählt v/erden, daß das Pulver bezüglich des Trägers triboelektrisch negativ ist. Diese triboelektrische Beziehung zwischen dem Pulver und Träger hängt von ihren relativen Positionen in einer triboelektrischen Reihe ab, in der die Materialien derart angeordnet

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sind, daß jedes Material mit einer positiven elektrischen Ladung bei Kontaktierung mit jeglichem Material, welches unter ihm in der Folge steht und mit einer negativen elektrischen Ladung bei Kontaktierung mit jeglichem Material, welches von ihm oberhalb in der Reihe angeordnet ist, aufgeladen wird. Bei "Cascadierung" bzw. Versprühung oder Verwalzen des Gemisches über der bildtragenden Oberfläche werden die Toner-Teilchen auf den geladenen Teilen des latenten Bildes elektrostatisch abgeschieden und befestigt, während sie auf den ungeladenen oder Hintergrundteilen des Bildes nicht abgeschieden werden. Die meisten Toner-Teilchen, die versehentlich auf dem Hintergrund abgeschieden wurden, werden durch den rollenden bzw. walzenden Träger offensichtlich infolge der größeren elektrostatischen Anziehung zwischen dem Toner und dem Träger als zwischen dem Toner und dem entladenen Hintergrund entfernt. Die Trägerteilchen und die unverbrauchten Toner-Teilchen werden sodann wieder zurückgeführt. Diese Methodik ist für die Entwicklung von Bandkopierbildern (line copy images) äußerst günstig.

Eine andere Methodik zur Entwicklung von elektrostatischen Bildern stellt das "Magnetbürsten"-Verfahren dar, das beispielsweise in der US-PS 2 87²I- 063 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird ein Entwicklermaterial, das Tonerund magnetische Trägerteilchen enthält, durch einen Magnet getragen. Das Magnetfeld des Magneten ruft eine Anordnung der Magnetträger in einer bürstenählichen Konfiguration hervor. Diese "Magnetbürste" wird mit einer ein elektrostatisches Bild tragenden Oberfläche zusammengeführt und die Toner-Teilchen werden von der Bürste zu den elektrostatischen Bild durch elektrostatische Anziehung gezogen. Viele andere Verfahren, z.B. die sogenannte "Touchdown"-Entwicklung, die durch CR. Mayo in der US-PS 2 895 847 beschrieben ist, sind zur Aufbringung von elektroskopischen Teilchen auf zu ·

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entwickelnde elektrostatische latente Bilder bekannt. Die Entwicklungsverfahren, wie bereits erwähnt, sind zusammen mit einer Vielzahl von Abänderungen durch verschiedene Patentschriften und Veröffentlichungen und durch die weit verbreitete Verfügbarkeit und Anwendung der elektrostatographischen Abbildungsausrüstungen gut bekannt.

Bei der automatischen xerographischen Ausrüstung ist es üblich eine xerographische Platte in Form einer endlosen Abbildungsoberfläche anzuwenden, welche kontinuierlich durch einen Zyklus von nachfolgenden Betriebsvorgangen einschließlich der Beladung, Belichtung, Entwicklung, Übertragung und Reinigung rotiert wird. Diese Platte wird üblicherweise mittels einer Corona-Erzeugungsvorrichtung des Typus, der durch L.E, Walkup in der US-PS 2 777 957 beschrieben ist, aufgeladen, welche mit einer geeigneten Quelle hohen Potentials verbunden ist. Nach Ausbildung eines Pulverbildes auf dem elektrostatischen latenten Bild während der Entwicklungsstufe wird das Pulverbild elektrostatisch auf eine Trägeroberfläche mittels einer Corona-Erzeugungsvorrichtung, z.B. der vorstehend erwähnten Corona-Vorrichtung, übergeführt. Bei einer automatischen Vorrichtung bzw. Ausrüstung unter Anwendung einer rotierenden Trommel wird eine Aufnahmeoberfläche, auf die ein Pulverbild überzuführen ist, durch die Vorrichtung bzw. Ausrüstung mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Peripherie der Trommel geführt und berührt die Trommel an der Überführungsstellung, die zwischen der Trommeloberfläche und der Corona-Erzeugungsvorrichtung kwischengeschaltet ist. Der Transfer bzw. die Überführung wird durch eine Corona-Erzeugungsvorrichtung bewirkt, welche eine elektrostatische Ladung zur Anziehung des Pulverbildes von der Trommel zu der Trägeroberfläche verleiht. Die Polarität der zur Bewirkung des Bildtransfers erforderlichen Ladung ist von der sichtbaren Form der Originalkopie relativ zu der Reproduktion und den elektroskopischen Eigenschaften des zur Bewirkung der Entwicklung angewendeten

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EntwiQklungsmateriäl abhängig. Wenn beispielsweise eine positive Reproduktion von einem positiven Original anzufertigen ist, ist es üblich, eine Corona positiver Polarität zur Bewirkung des Transfers einesnegativ geladenen Toner-Bildes auf eine Aufnahmeoberfläche anzuwenden. Wenn eine ^: positive Reproduktion von einem Negativoriginal gewünscht wird, ist es üblich ein positiv geladenes Entwicklungsmaterial anzuwenden, welches von den geladenen Flächen der Platte abgestoßen und auf den entladenen Flächen unter Bildung eines positiven Bildes abgeschieden wird, welches durch eine Corona negativer Polarität übergeführt werden kann. In jedem Fall verbleibt auf der Platte nach dem Transfer üblicherweise ein Rückstandspulverbild. Bevor die Platte für einen nachfolgenden Zyklus wieder verwendet werden kann, ist es erforderlich, daß das Rückstandsbild zur Vermeidung der Ausbildung von "Geisterbildern" auf den nachfolgenden Kopien und zur Verhinderung des Rückstandsfilmaufbaus auf dem Fotorezeptor entfernt wird. Bei der vorstehend beschriebenen Positiv-Positiv-Reproduktion wird das zurückbleibende*Entwicklungspulver auf der Plattenoberfläche fest durch ein Phänomen zurückgehalten, welches nicht vollkommen verstanden wird, von dem man Jedoch annimmt, daß es durch eine elektrische Ladung hervorgerufen wird, welche den vollkommenen Transfer des Pulvers auf die Aufnahmeoberfläche, insbesondere in dem Bildbereich verhindert. Die Entladung wird im wesentlichen mittels einer Corona-Erzeugungsvorrichtung vor der Berührung des Rückstandspulverbildes mit einer Reinigungsvorrichtung neutralisiert* Die Neutralisation der Ladung begünstigt die Reinigungswirksamkeit der Reinigungsvorrichtung.

Es sind verschiedene elektrostatographische Plattenreinigungsvorrichtungen, z.B. des "Bürsten"- Reinigungsvorrichtungsund Gewebe- ("web") Reinigungsvorrichtungstypus auf diesem Gebiet bekannt. Eine typische Bürstenreinigungsvorrichtung

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ist durch L.E. Walkup et al in der US-PS 2 832 977 beschrieben. Reinigungsvorrichtungen des Bürstentypus umfassen normalerweise eine oder mehrere rotierende Bürsten, welche rückständige Pulver von der Platte in einei Luftstrom bürsten, der durch ein Filtersystem abgelassen wird. Eine typische Gewebereinigungsvorrichtung ist durch W.P. Graff, Jr. et al in der US-PS 5 I86 838 beschrieben. Wie durch Graff, Jr. et al beschrieben wird, wird die Entfernung des Rückstandspulvers von der Platte dadurch bewirkt, daß man ein Gewebefasermaterial über die Plattenoberfläche führt.

Die Empfindlichkeit des Abbildungselementes gegenüber Abrieb erfordert Jedoch daß spezielle Vorsichtsmaßnahmen während der Reinigungsphase des Kopier zyklus durchgeführt werden. Beispielsweise muß der Druckkontakt zwischen den Reinigungsgeweben und Abbildungsoberflächen auf einem Minimum zur Verhinderung der raschen Zerstörung der Abbildungsoberfläche gehalten werden. Obwohl dicke Schutzüberzüge die Abbildungsoberflächen während längeren Zeiträumen schützen würden, sind durch die elektrischen Eigenschaften der fotoleitenden Schicht gewisse Grenzen bezüglich der annehmbaren maximalen Dicke des Überzugs gesetzt. Da dicke Schutzüberzüge normalerweise durch herkömmliche Überzugsverfahren einschließlich der Verwendung eines filmbildenden, in einem Lösungsmittel suspendierten Materials aufgebracht werden, sind beträchtliche Schwierigkeiten, Kosten und Zeitaufwand mit der Entfernung des Fotorezeptors von der Maschine, Bearbeitung der erodierten Fotorezeptoroberfläche, so daß ein neuer Überzug aufgebracht werden kann, Aufbringung des neuen Überzugs, Trocknung des neu aufgebrachten Überzugs und Wiedereinführung des frisch überzogenen Fotorezeptors in die Maschine verbunden. Es sind gewisse äußerst dünne Filme, die auf die Abbildungsoberfläche als eine Vorbehandlung oder in situ während der Maschinenfolge angewandt werden, erfolgreich gewesen. Es

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wurde jedoch auf diesem Gebiet ständig nach verbesserten Filmen oder zumindest praktikablen Alternativen, geforscht. Weiter ist es, die Gründe hierfür sind noch nicht vollkommen klar, häufig schwierig, die Toner-Teilchen von einigen Fotorezeptorüberzugsmaterialien zu entfernen und die Toner-Ansammlung ruft eine Verschlechterung der nachfolgenden auf der Fotprezeptoroberfläche in wiederverwendbaren Abbildungssystemen gebildeten Bilder hervor. Es besteht daher ein fortwährender Bedarf nach einem besseren System zum Schutz der Abbildungsoberflächen, der Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder und Entfernung rückständiger entwickelter Bilder.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein System unter Anwendung jeglicher früherer Entwicklungsverfahren zu schaffen, welches die vorstehend angeführten Nachteile' überwindet. ' '

Die Erfindung hat sich weiter die Aufgabe gestellt, ein elektrostatographisches Entwicklungsmaterial bereitzustellen, welches den Transfer von Toner-Teilchen von einer elektrostatischen Abbildungsoberfläche auf eine Aufnahmeoberfläche erleichtert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Entwicklungsmaterials, welches die Entfernung der Toner-Teilchen von Abbildungsoberflächen durch Reinigungsvorrichtungen fördert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in .der Bereitstellung eines Entwicklungsmaterials, welches den mechanischen Abrieb von elektrostatischen Abbildungsoberflächen verringert.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Entwicklungsmaterials, welches die Bildung dichter, übergeführter Toner-Bilder fördert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Entwicklungsmaterials, welches die elektrische Stabilität von elektrostatischen Abbildungsoberflächen begünstigt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Behandlungssystems, welches elektrostatographisehe Abbildungsoberflächen mit physikalischen und chemischen Eigenschaften bereitstellt, die jenen bekannter elektrostatographischer Abbildungsoberflächen überlegen sind.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Systems unter Anwendung eines EntwicklungsVerfahrens, welches von einem neuartigen Entwicklungsmaterial Gebrauch macht.

Die vorstehend erwähnten und weitere. Aufgaben werden, allgemein gesprochen, durch Bereitstellung eines Systems unter Verwendung einer wiederverwendbaren elektrostatographischen Abbildungsoberflächen erfüllt, auf der zumindest eine Verbindung gehalten wird, die aus der aus Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, deren Metall- und Ammoniumsalzen gebildeten Gruppe ausgewählt ist.

Es ist nicht verständlich, weshalb die Aufrechterhaltung eines dünnen Films der definierten Verbindung auf einer Abbildungsoberfläche bei einem repetetiven System die Abbildungsoberfläche wirksam schützt, die Bildentwicklung, die Überführung des entwickelten Bildes, die Entfernung des rückständigen Toners und die Minimierung des sogenannten "Tonerfilming" oder -aufbaus auf der Abbildungsoberfläche erleichtert. Da die vorstehend angeführten Verbindungen für

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ihre Schmierungs- oder Reibungsverringerungseigenschaften nicht bekannt sind, war ihre Wirksamkeit für den gewünschten Zweck unerwartet.

Die gewählte Verbindung kann auf die Abbildungsoberfläche durch eine Vielzahl von Techniken aufgebracht und aufrechterhalten werden. Es kann auf die Oberfläche durch eine Pulverblasvorrichtung, ein trockenes Aerosol, eine Bürste, etc. trocken aufgestäubt und, mittels allen hier angeführten Methoden intermittierend oder kontinuierlich zur Aufrechterhaltung einer wirksamen Schicht auf der Abbildungsoberfläche wieder aufgebracht werden. Es kann auch als Film auf die Abbildungsoberfläche über eine Lösung oder Dispersion derselben in einem flüchtigen Träger oder Lösungsmittel aufgebracht werden. Darüber hinaus kann es durch Kontaktierung der Abbildungsoberfläche mit einem Gewebe, welches mit der gewählten Verbindung imprägniert oder überzogen wurde, und Bewirkung einer relativen Bewegung zwischen dem Gewebe und der Abbildungsoberfläche aufgebracht werden. Die Verbindung kann auch durch Reibung einer Stange der Verbindung entweder direkt gegen die Abbildungsoberfläche oder durch Anordnung von rotierender Bürste oder Gewebe, die gegen eine derartige Stange reiben und es den Pasern gestatten, die Verbindung auf die Abbildungsoberfläche überzuführen, aufgebracht werden_o

Eine besonders bevorzugte Technik der Aufbringung der Verbindung auf die Abbildungsoberfläche besteht in der Einfügung der Verbindung als Zusatz zu einem elektrostatographischen Entwicklarmater-ial*. Ein derartiges Material umfaßt Teilchen einschließlich fein zerteilten elektroskopischen Toner-Materials und einen geringeren TeU₅ bezogen auf das Gewicht des Toners, von zumindest einer fein zerteilten Verbindung der vorstehend definierten Gruppe₀

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Das Zusatzmaterial muß in einer Form derart vorliegen, daß. es als Film oder Überzug der Abbildungsoberfläche "verfügbar ist. Durch die Bezeichnungen "Film oder Überzug" ist entweder eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Schicht des Zusatzes auf der Abbildungsoberfläche bezeichnet. Diese Schicht muß in einem ausreichenden Maß zur Schmierung der Abbildungsoberfläche oder zur Schaffung einer Oberfläche vorliegen, die eine erheblich geringere freie Oberflächenenergie als jene der Abbildungsoberfläche an sich aufweist.

Der Zusatz wird am besten in gegenüber dem Toner-Material diskreter oder unterschiedlicher Form, beispielsweise als individuelle Pulverkörner oder -plättchen angewandt.

In einer Weise werden die Aufgaben der Erfindung durch ein zyklisches Abbildungs- und Entwicklungsverfahren dadurch erreicht, daß man ein elektrostatisches latentes Bild auf einerAbbildungsoberfläche ausbildet, dieses latente Bild dadurch entwickelt, daß man ein elektrostatographisches Entwicklungsgemisch in den Einflußbereich des latenten Bildes bringt, wobei das Entwicklungsgemisch Teilchen umfaßt und diese Teilchen (1) fein zerteiltes elektroskopisches Toner-Material und (2) zumindest eine fein zerteilte Verbindung einschließen, die aus der aus Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure _s deren Metall- oder Ammoniumsalzen bestehenden Gruppe ausgewählt ist., zumindest einen Teil von zumindest irgendeinem rückständigen entwickelten Bild von der Abbildungsoberfläche entfernt^, und die Verfahrensfolge zumindest ein weiteres Mal wiederholt«

Da Terephthalsäure beträchtlich wirksamer als sowohl Phthalsäure., Isophthalsäure oder seine eigenen Metall- und Ammoniumsalze und die Metall- oder Ammoniumsalze von Phthalsäure und Isophthalsäure ist., stellt sie den bevorzugten Zusatz

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gemäß der Erfindung dar. Durch die Bezeichnungen Metallsalze und Ammoniumsalze von Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure werden die monovalenten Mono- oder Dicarboxylate dieser Säuren beschrieben. Darüber hinaus umfassen derartige Säuresalze im Fall von di-.oder polyvalenten Metallen Dicarboxylate von einem oder mehreren Säuremolekülen. Repräsentativ für diese Metalle sind die Alkalimetalle - Lithium, Natrium, Kalium,. Rubidium, Cäsium; und die Erdalkalimetalle - Magnesium, Calcium, Strontium, Barium. Salze ausbildende Metalle der vorstehend genannten Säuren schließen auch derartige Elemente wie Zink, Cadmium, Alumin
und Nickel ein.

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Cadmium, Aluminium, Eisen , Kobalt, Blei, Silber, Kupfer ,

Wenn das erfindungsgemäße Entwicklermaterial für allgemeine Kopierzwecke angewandt wird, kann sich letztlich eine übermäßige Dicke des Zusatzes auf der Abbildungsoberfläche ausbilden. Diese Ausbildung kann eine wirksame Abbildung und Entwicklung beeinflussen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die durchschnittliche Filmdicke etwa 2oo δ'nicht übersteigen sollte. Es kann jegliche wirksame Vorrichtung bzw. Weise um die Ausbildung bzw. Aufhäufung innerhalb der angegebenen Grenzen zu halten, verwendet werden. Welche Vorrichtung auch immer angewandt wird, diese muß nicht so wirksam sein, daß,der Zusatzfilm oder -überzug vollständig entfernt wird. Als ungefähre untere Grenze muß die Vorrichtung das Verbleiben eines Überzugs oder Films mit einer durchschnittlichen Dicke von zumindest etwa 1 8 auf der Abbildungsoberfläche gestatten. Als Beispiele für für diesen Zweck wirksame Vorrichtungen können Reinigungselemente, z.B. eine rotierende Bürste, ein Gewebe oder eine Wischlamelle mit ausreichender Kraft und Reibung zur Verhinderung einer übermäßigen Anhäufung bzw. Ausbildung angewandt werden. Es kann jedoch auch die Technik der Anwendung eines schonend reibenden Zusatzes in Verbindung mit dem Zusatz gemäß der Erfindung angewandt werden, wie dies in der schwebenden US-Patentanmeldung S. N.

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188 570, angemeldet am 12. Oktober I971 durch Don B. Jugle et al beschrieben ist. Die Teilchengröße des Zusatzes ist im allgemeinen nicht kritisch, wobei jedoch große Teilchengrößen offensichtlich weniger wirksam sein werden. Allgemein ausgedrückt ist ein Teilchengrößenbereich von 0,5 bis 2o Mikron bevorzugt.

Was die allgemeinen relativen Mengenverhältnisse des Toner-Materials gegenüber dem Zusatz gemäß der Erfindung betrifft, so sollte, funktionell gesprochen, der Zusatz in einer Menge vorliegen, die zumindest zur Ausbildung einer haftenden Abscheidung, die im wesentlichen gleichförmig über zumindest 2o % des Gebiets der Abbildungsoberflache verteilt ist, während des typischen Gebrauchs der Abbildungsoberfläche ausreichend ist. Es ist bevorzugt, daß annähernd loo % des Abbildungsbereiches mit dem Zusatzmaterial überzogen wird. Es wurde gefunden, daß von etwa o,ol bis etwa Io Gew.-% des Zusatzes, bezogen auf das Gewicht des Toner-Materials, den vorstehend genannten Überziehungsgrad erreichen. Ein besonders bevorzugtes Verhältnis beträgt von etwa o,l bis etwa 4,ο Gew.-^, bezogen auf das Gewicht des Toners.

Das Toner-Material gemäß der Erfindung kann jegliches elektroskopische Toner-Material darstellen, welches vorzugsweise pigmentiert oder gefärbt ist. Typische Toner-Materialien schließen die folgenden Harz- bzw. Kunststoffmaterialien ein: Polystyrol, Polyacrylharz, Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyacrylamid, Methacrylat, Polyäthylenterephthalat, Polyamid und deren Copolymere, Polygemische (Polyblends) und Gemische. Zusätzlich werden die folgenden Materialien in Betracht gezogen: Copalgummi, Sandaracgummi, Kolophonium, Kolophoniummodifizierte Phenolformaldehydharze und Epoxyharze. Vinylharze, die einen Schmelzpunkt oder -bereich aufweisen, der bei zumindest etwa 43,3°C (Ho⁰P) beginnt, sind besonders

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für den Gebrauch in dem Toner gemäß der Erfindung geeignet. Diese Vinylharze können ein Homopolymer oder ein Copolymer von zwei oder mehreren Viny!monomeren darstellen. Typisch monomere Einheiten, welche zur Bildung von Vinylpolymeren angewendet werden können, umfassen: Styrol, Vinylnaphthalin; , Monoolefine, wie z.B. Äthylen, Propylen, Butylen, Isobutylen und dgl.; Vinylester wie z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat, Vinylbutyrat und dgl.; Ester von-alphamethylenaliphatischen Monocarbonsäuren wie z.B. Methylacrylat, Äthylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, Methylmeth-acrylat, Äthylmethacrylat, Butylmethacrylat und dgl.; Viny lather wie z.B. Viny Ime thy lather, Vinyl-isobutyläther, Vinyläthyläther und dgl.;. Vinylketone wie z.B. Vinylmethylketon, Vinylhexylketon, Methylisopropenylketon und dgl.; Polyester-Toner-Materialien des in der US-PS 3 59o ooo beschriebenen Art und deren Gemische.

Geeignete in dem Toner verwendete Materialien werden üblicherweise ein durchschnittliches Molekulargewicht zwischen etwa 2ooo bis etwa 5oo ooo und höher aufweisen.

Es kann jeder geeignete Farbstoff bzw. Pigment als färbendes Material, sofern erforderlich oder gewünscht, angewandt werden. Beispiele hierfür sind Ruß, Nigrosinfarbstoff, Anilinblau, Calcoölblau, Chromgelb, Ultramarinblau, duPont ölrot (Oil Red), Chinolingelb, Methylenblauchlorid, Phthalocyaninblau, Malachitgrünoxalat, Lampenschwarz, Bengalrosa und deren Gemische. Das Pigment oder die Farbstoffe sollten in dem Toner in einer Menge vorliegen, die ausreicht, um ihn stark zu färben, so daß er ein klares sichtbares Bild auf einem Aufzeichnungselement ergibt. Wenn somit beispielsweise übliche xerographische Kopien von getippten Dokumenten gewünscht werden, kann der Toner ein schwarzes Pigment, z.B. Ruß, enthalten. Vorzugsweise wird das Pigment in einer Menge von etwa 1 bis etwa J>o Gew.-^₄, bezogen auf das Gesamtgewicht des gefärbten Toners, verwendet. Wenn das angewandte Toner-Färbemittel

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einen Farbstoff darstellt, können wesentlich kleinere Mengen des Färbemittels angewandt werden.

Wenn die Toner-Materialien der Erfindung in irgendeinem der vorstehend erwähnten Entwicklungsverfahren angewendet werden sollen, sollte der Toner vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchengröße in Gewichtsprozent von weniger als etwa j5o Mikron aufweisen.

Wie vorstehend angegeben, finden die erfindungsgemäßen Materialien in allen bekannten elektrostatographischen Entwicklungssystemen Anwendung. Dies schließt Systeme, die ein Trägermaterial verwenden, wie z.B. Magnetbürstenentwicklung und Cascadenentwicklung genauso wie Systeme, die nicht notwendigerweise ein Trägermaterial anwenden, wie z.B. Pulverwolken-, Faserbürsten- und die sogenannte "Touchdown"-Entwicklung ein.

Geeignete überzogene und nicht überzogene Trägermaterialien für die Cascadenentwicklung sind gut bekannt. Die Trägerteilchen stellen jegliches geeignete feste Material unter der Voraussetzung dar, daß die Trägerteilchen eine Ladung einer entgegengesetzten Polarität zu der der Tonerteilchen, wenn sie mit den Toner-Te lichen in Berührung gebracht werden, aufnehmen, so daß die Toner-Teile hen an den Träger teilchen anhaften und diese umgeben. Wenn eine positive Reproduktion der elektrostatischen Bilder gewünscht ist, werden die Trägerteilchen derart ausgewählt, daß die Toner-Teilchen eine Ladung einer zu der des elektrostatischen Bildes entgegengesetzten Polarität erwerben. Sofern alternativ eine Umkehrreproduktion eines elektrostatischen Bildes erwünscht ist, wird der Träger derart gewählt, daß die Toner«Teilchen eine Ladung der gleichen Polarität wie jene des elektrostatischen Bildes erwerben. Somit werden die Materialien für die TrägerteäLehen entsprechend ihren triboelektrisehen Eigenschaften

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bezüglich der elektroskopischen Toner ausgewählt, so daß bei Vermischung oder wenn diese in gegenseitige Berührung gebracht werden, eine Komponente des Entwicklers positiv geladen wird, sofern die andere Komponente unterhalb der ersten Komponente in einer triboelektrischen Reihe befindlich ist und negativ geladen wird, sofern die andere Komponente sich oberhalb der ersten Komponente in einer triboelektrischen Reihe befindet. Durch geeignete Wahl der Materialien entsprechend ihrer triboelektrischen Wirkungen sind die Polaritäten ihrer Ladung bei Vermischung derart, daß die elektroskopischen Toner-TeüLchen an der Oberfläche der Trägerteilchen anhaften und diese überziehen und auch an jenem Teil der das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche anhaften, die eine größere Anziehung für die Toner- als die Trägerteilchen besitzt. Typische Träger schließen ein: Stahl, Flintschrot, Aluminiumkaliumchlorid, Rochellesalz, Nickel, Kaliumchlorat, granuläres Zircon, granuläres Siliciumdioxid, Ferrite, Methylmethacrylat, Glas und dgl. Diese Träger können mit oder ohne einen Überzug angewandt werden. Viele der vorstehend erwähnten und weitere typische Träger sind in der US-PS 2 6l8 552 beschrieben. Ein Enddurchmesser des überzogenen Teilchens zwischen etwa 50 bis etwa 2ooo Mikron ist bevorzugt, da die Trägerteilchen dann eine ausreichende Dichte und Inertheit zur Vermeidung der Anhaftung an den elektrostatischen Bildern während des Cascaden-Entwicklungsverfahrens aufweisen. Die Anhaftung von Trägerperlen an elektrostatischen Trommeln ist infolge der Ausbildung tiefer Kratzer auf der Oberfläche während der Bildübertragungsund Trommelreinigungsverfahrensstufen unerwünscht. Auch erfolgt ein Ausbleiben des Drucks, wenn große Trägerperlen auf den xerographischen Abbildungsoberflächen anhaften. Für die Magnetbürstenentwicklung sind Trägerteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als etwa 800 Mikron befriedigend. Allgemein gesprochen, werden befriedigende Ergebnisse dann erhalten, wenn etwa 1 Gewichtsteil Toner- mit etwa Io bis etwa looo Gewichtsteilen Träger bei den Cascaden- und Magnetbürstenentwicklern angewandt werden.

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Die Entwicklermaterialien gemäß der Erfindung können zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder auf jeglicher geeigneten Abbildungsoberfläche, einschließlich herkömmlicher fotoleitender und nichtfotoleitender Oberflächen, angewandt werden. Bekannte fotoleitfähige Materialien schließen glasartiges Selen, Zinkoxid, in eine nichtfotoleitende Matrix eingebettete organische oder anorganische Fotoleiter oder anorganische oder organische Fotoleiter, eingebettet in einer fotoleitenden Matrix, oder homogene organische Fotoleiter, die typischerweise durch PVK/TNF Fotoleiter oder dgl. dargestellt sind, ein. Repräsentative Patentschriften die die in Betracht gezogenen fotoleitenden Materialien beschreiben, schließen die US-Patentschriften 2 803 542; 2 97o 9o6j 3 121 oo6; 3 121 oo7; 3 151 982 und 3 484 237 ein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können herkömmliche Vorrichtungen zur Reinigung oder Entfernung rückständigen Toners von der Abbildungsoberfläche nach dem Transfer des entwickelten Bildes auf eine Aufnahmeoberfläche angewandt werden. Diese Vorrichtungen schließen jegliche Art von Faserbürs-te, gewebtes oder ungewebtes Netz bzw. Gewebe, elastisches poröses Material etc. ein. Eine besonders bevorzugte Reinigungsvorrichtung stellen ein oder mehrere Rakelmesser dar, die entweder in einer Einstemm- oder Wischanordnung angeordnet sind und das Rakelmesser kann lateral über die Abbildungsoberfläche während der Reinigung verschoben werden oder nicht. Der Druck der Reinigungsvorrichtung kann nicht nur zur äußerst wirksamen Entfernung des rückständigen Toners sondern auch zur Verhinderung einer schädlichen Aufhäufung des Zusatzmaterials auf der Abbildungsoberfläche eingestellt werden. Typische Rakelmessermaterialien schließen nichtflexible und flexible organische oder anorganische Materialien wie Aluminium, Kupfer, Polyurethane, Teflon, Polypropylen, natürlichen Gummi, Polysiloxangummi, Kork etc. ein.

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Es sind in einem System befriedigende Ergebnisse unter Verwendung eines einzigen synthetischen Gummimessers erhalten worden, welches in einer Einstemm (chiseling)-Anordnung mit einem Messerdruck von etwa o,o27 kg (0.06 Ib. s) pro. Linearzoll gegen eine endlose Fotorezeptordberfläche betrieben wurde, die eine Geschwindigkeit von etwa 16„76 cm (6.6 inches) /sec. aufwies.

Die folgenden Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen darstellen, veranschaulichen und vergleichen beispielhafte Entwicklermaterialien und deren Verwendung in einem Entwicklungs- und Reinigungsverfahren. Teile und Prozentsätze sind in Gewichten, sofern nicht anders angegeben, bezeichnet.

Beispiel I

Die glasartige Selen-Fotoleitertrommel einer automatischen Kopiervorrichtung wird durch die Corona auf eine positive Spannung von etwa 800 V aufgeladen und einem Licht- Schattenbild unter Ausbildung,eines elektrostatischen latenten Bildes •ausgesetzt. Die'Trommel wird sodann durch eine Magnetbürsteneni?wicklungs station rotiert. Der in diesem Verfahren verwendete Kontrollentwickler weist zwei Teile Toner auf, welche ein im Handel befindliches Styrol-n-butylmethaerylat-copolymeres, das mit Ruß gefärbt- ist, und etwa loo Teile im Handel befindliche Stahlschrotträgerperlen enthalten. Diese Tonerteilchen weisen eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 12 Mikron und die Trägerperlen eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 125 Mikron auf.

Nach Entwicklung des latenten Bildes wird das resultierende Tonerbild auf ein Papierblatt bei einer Übertragungsstelle

/durch
übergeführt und/eme aus einem synthetischen Gummi bestehende ■Rakelmesservorrichtung, die in Einstemraanordnung gegenüber dem Fotorezeptor gehalten wurde, entfernt«

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Die Ausgangskopien zeigen eine gute Kopierqualität in jeder Beziehung, Jedoch ist nach etwa 5oo Kopien die Bildqualität deutlich verschlechtert, da sich eine hohe Hintergrunddichte, geringe Bildausfüllung und verringerte Auflösung zeigt. Eine Kontrolle der Trommel offenbart eine erhebliche Tonerfilmanhäufung bzw. -ausbildung auf der Abbildungsoberfläche.

Beispiel II

Das Verfahren des Beispiels I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß der Entwickler durch Zusatz von Terephthalsäure die eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von 0.5 bis Io Mikron aufweist, modifiziert wird. Die Modifizierung wird durch mechanische gleichförmige Vermischung von 0,25 ' Gew.-% Terephthalsäure, bezogen auf das Gewicht des Toners, mit dem Toner bewirkt. Hiernach wird der Toner und der Zusatz mit dem Träger vermischt. Nach I5 000 Zyklen blieb die Kopierqualität im Vergleich zu Beispiel I gut und es konnte keine schädliche Tonerfilmausbildung bzw. -aufhäufung auf dem Fotorezeptor festgestellt werden.

Beispiel III

Das Verfahren desB3ispiels I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß der Entwickler in gleicher Weise wie Beispiel II durch Zugabe von 2.0 ^ Phthalsäure einer durchschnittlichen Teilchengrößenverteilung von 0.5 bis Io Mikron modifiziert wird.

Nach 5 000 Zyklen ist die Kopiequalität besser als in Beispiel I, wobei weit weniger Tonerfilmaufhäufung auf dem Fotörezeptor erfolgt.

Beispiel IV

Das Verfahren des Beispiels I wird wiederholt mit der Ausnahme, daß der Entwickler in gleicher Weise wie Beispiel II durch

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Zugabe von 3·ο % Isophthalsäure einer durchschnittlichen Teilchengrößenverteilung von 0.5 bis Io Mikron modifiziert wird. Nach 5000 Zyklen ist die Kopierqualität deutlich besser als in Beispiel I, wobei weit weniger Tonerfilmausbildung bzw. -aufhäufung auftritt.¹

Beispiel V.

Das Verfahren des Beispiels I wird mit der Ausnahme· wiederholt, daß der Entwickler in gleicher Weise wie Beispiel II durch Zugabe von l.o % des Natriumsalzes von Terephthalsäure modifiziert wird, welches durch Umsetzung von 2 Mol NaOH mit einem Mol der Säure gebildet wurde.. Das Salz weist eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von 0.5 bis Io Mikron auf. Nach 7000 Zyklen ist die Kopierqualität erheblich besser als in Beispiel I, wobei weitaus weniger Tonerfilmaufhäufung festgestellt wird.

Beispiel VI

Das Verfahren des Beispiels I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß der Entwickler in gleicher Weise wie bei Beispiel II durch Zugabe von 0.25 % des Calciumsalzes von Isophthalsäure modifiziert wird. Das Salz weist eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von 0.5 bis Io Mikron auf. Nach 7000 Zyklen ist die Kopierqualität deutlich besser als in Beispiel I und es tritt weitaus weniger Tonerfilmaufhäufung auf.

Beispiel VII

Das Verfahren des Beispiels I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß der Entwickler in gleicher Weise wie Beispiel II durch Zugabe von l.o % von Terephthalsäureziriksalz modifiziert wird. Das Salz weist eine durchachnittliche Teilchengrößenverteilung von 0.5 bis Io Mikron auf. Nach 7000 Zyklen

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ist die Kopierqualität deutlich besser als in Beispiel I, wobei weitaus weniger Tonerfilmaufhäufung auftritt.

Beispiel VIII

Das Verfahren des Beispiels I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß der Entwickler in gleicher Weise wie bei Beispiel II durch Zugabe von Terephthalsäureammoniumsalz modifiziert wird. Das Salz weist eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von o,5 bis Io Mikron auf. Nach 7ooo Zyklen ist die Kopierqualität besser als in Beispiel I und es liegt eine weitaus geringere Toneraufhäufung bzw. -ausbildung auf dem Fotorezeptor vor.

Beispiel IX

Das Verfahren des Beispiels I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß der Kopierer mit einem Poly-N-vinylcarbazol fotoleitenden Abbildungselement des in der US-PS 3 484 237 beschriebenen Typus ausgerüstet ist. Hier wird wie in Beispiel I ein sogenanntes "Tonerfilming" auf der fotoleitenden Oberfläche des Abbildungselementes nach lediglich 5oo Kopien mit einer deutlich verschlechterten Kopierqualität festgestellt.

Beispiel X

Das Verfahren des Beispiels IX wird mit der Ausnahme wiederholt, daß (a) das mit Toner beladene fotoleitende Abbildungselement des Beispiels IX durch ein sauberes, ungebrauchtes Abbildungselement der gleichen Zusammensetzung ersetzt wird, und (b) der Entwickler durch Zugabe von Terephthalsäure, die eine durchschnittliche TeilchengrößenverteLlung von etwa o,5 bis Mikron aufweist, modifiziert wird. Diese letztere Modifizierung wird in einfacher Weise durch mechanische gleichförmige Vermischung

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von ο,25 Gew.-^ Terephthalsäure, bezogen auf das GewiJ ht des Toners, mit dem Toner bewirkt. Hiernach werden der Toner und der Zusatz mit dem Träger vermischt.

Nach 15 000 Kopierzyklen bleibt die Kopierqualität im Vergleich zu Beispiel I relativ gleichförmig und das "Tonerfilming" auf der fotoleitenden Oberfläche des Abbildungselementes ist vernachlässigbar.-

Obwohl spezifische Materialien und Bedingungen in den vorstehend angeführten Beispielen angegeben wurden, dienen diese lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung. Verschiedene andere geeignete Komponenten, Zusätze, Farbstoffe, Träger und Entwicklungsmethoden, wie die die vorstehend erwähnt wurden, können, in den Beispielen mit ähnlichen Ergebnissen ersetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

Iy Elektrostatographisches Entwicklungsmaterial das Teilchen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen fein zerteiltes elektroskopisches Toner-Material und eine kleinere Menge, bezogen auf das Gewicht des Toner-Materials, von. zumindest einer fein zerteilten, festen Zusatzverbindung umfassen, die aus der aus Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure und deren Metall- und Ammoniumsalzen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

2. Entwicklungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz das Metallsalz von Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure darstellt·

3. Entwicklungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus der aus einem Alkalimetallsalz, einem Erdalkalimetallsalz, einem Zink-, Cadmium-, Aluminium-, Eisen -, Kobalt-, Blei-, Silber-, Ki
wählt ist.

Silber-, Kupfer ⁺- und Nickelsalz bestehenden Gruppe ausge-

4 ο Entwicklungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatz das Natriumsalz von Terephthalsäure darstellt.

5. Entwicklungsmaterial nach Anspruch J₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz das Kalziumsalz von Terephthalsäure darstellt.

6. Entwicklungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein Ammoniumsalz von Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure darstellt.

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7. Entwicklungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Terephthalsäure darstellt.

8. Entwicklungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatz Isophthalsäure darstellt·

9. Entwicklungsmateriäl nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Phthalsäure darstellt.

10. Entwicklungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklungsmaterial etwa o.öl bis etwa Io Gew.-^ des Zusatzes, bezogen auf das Gewicht des Toners, umfaßt.

11. Entwicklungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklungsmaterial etwa o.l bis etwa 4 Gew.-% des Zusatzes,bezogen auf das Gewicht des Toners, umfaßt.

12. Entwicklungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Io bis looo Gewichtsteile Trägerteilchen pro Teil Toner enthalten sind,wobei die Trägerteilchen größer als das fein zerteilte Toner-Material sind.

15. Abbildungsverfahren, gekennzeichnet

durch die Verfahrensstufen, daß man

a) ein elektrostatisches latentes Bild auf einer Abbildungsoberfläche ausbildet,

b) das latente Bild dadurch entwickelt, daß man ein elektrostatographisch.es Entwicklungsgemisch innerhalb den Einfluß

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des latenten Bildes bringt, wobei das Entwiclclungsgemisch Teilchen enthält und die Teilchen (1) fein zerteiltes elektroskopisches Tonermaterial und (2) eine kleinere Menge, bezogen auf das Gewicht des Tonermaterials, von zumindest einer fein zerteilten,..festen Zusatzverbindung, die aus der aus Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, deren Metall- und Ammoniumsalzen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, einschließen,

c) zumindest einen Teil von zumindest irgendeinem rückständigen entwickelten Bild von der Abbildungsoberfläche entfernt und

d) das Verfahren in der Reihenfolge zumindest ein zusätzliches Mal wiederholt.

14. Abb ildungs verfahren nach Anspruch IJ₃, dadurch

gekennzeichnet , daß die Teilchen Trägerteilchen umfassen, welche größer als das fein zerteilte Tonermaterial sind. ·

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